Tin tức - Xác định các phân tử sinh học nhỏ liên kết kim loại

Mô phỏng điều kiện sinh lý giúp các nhà nghiên cứu tìm ra chất kết dính kim loại

Các nhà nghiên cứu đã phát triển một phương pháp xác định các phân tử nhỏ liên kết với các ion kim loại. Các ion kim loại rất cần thiết trong sinh học. Nhưng việc xác định phân tử nào – và đặc biệt là phân tử nhỏ nào – mà các ion kim loại đó tương tác với nhau có thể là một thách thức.

Để tách các chất chuyển hóa để phân tích, các phương pháp chuyển hóa thông thường sử dụng dung môi hữu cơ và độ pH thấp, có thể khiến các phức kim loại phân ly. Pieter C. Dorrestein thuộc Đại học California San Diego và các đồng nghiệp muốn giữ các phức hợp lại với nhau để phân tích bằng cách mô phỏng các điều kiện tự nhiên được tìm thấy trong tế bào. Nhưng nếu họ sử dụng các điều kiện sinh lý trong quá trình tách phân tử, họ sẽ phải tối ưu hóa lại các điều kiện tách cho từng điều kiện sinh lý mà họ muốn kiểm tra.

Thay vào đó, các nhà nghiên cứu đã phát triển một phương pháp tiếp cận hai giai đoạn nhằm đưa ra các điều kiện sinh lý giữa quá trình phân tách sắc ký thông thường và phân tích khối phổ (Nat. Chem. 2021, DOI: 10.1038/s41557-021-00803-1). Đầu tiên, họ tách chiết xuất sinh học bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao thông thường. Sau đó, họ điều chỉnh độ pH của dòng chảy ra khỏi cột sắc ký để mô phỏng các điều kiện sinh lý, bổ sung các ion kim loại và phân tích hỗn hợp bằng phép đo phổ khối. Họ tiến hành phân tích hai lần để thu được khối phổ của các phân tử nhỏ có và không có kim loại. Để xác định phân tử nào liên kết với kim loại, họ đã sử dụng phương pháp tính toán sử dụng hình dạng cực đại để suy ra mối liên hệ giữa quang phổ của phiên bản liên kết và không liên kết.

Dorrestein cho biết, một cách để mô phỏng hơn nữa các điều kiện sinh lý là bổ sung nồng độ cao các ion như natri hoặc kali và nồng độ thấp của kim loại quan tâm. “Nó trở thành một thử nghiệm cạnh tranh. Về cơ bản, nó sẽ cho bạn biết, được rồi, phân tử này trong những điều kiện đó có xu hướng liên kết natri và kali hoặc kim loại độc đáo mà bạn đã thêm vào nhiều hơn,” Dorrestein nói. “Chúng tôi có thể truyền đồng thời nhiều kim loại khác nhau và chúng tôi thực sự có thể hiểu được mức độ ưu tiên cũng như tính chọn lọc trong bối cảnh đó”.

Trong dịch chiết nuôi cấy từ Escherichia coli, các nhà nghiên cứu đã xác định được các hợp chất liên kết sắt đã biết như yersiniabactin và aerobactin. Trong trường hợp yersiniabactin, họ phát hiện ra rằng nó cũng có thể liên kết với kẽm.

Các nhà nghiên cứu đã xác định được các hợp chất liên kết kim loại trong các mẫu phức tạp như chất hữu cơ hòa tan từ đại dương. “Đó chắc chắn là một trong những mẫu phức tạp nhất mà tôi từng xem xét,” Dorrestein nói. “Nó có thể phức tạp như, nếu không muốn nói là phức tạp hơn dầu thô.” Phương pháp này đã xác định axit domoic là một phân tử liên kết với đồng và cho rằng nó liên kết với Cu2+ dưới dạng dimer.

Oliver Baars, người nghiên cứu các chất chuyển hóa liên kết kim loại được tạo ra bởi thực vật và vi khuẩn tại Đại học bang North Carolina, viết trong một bài báo: “Phương pháp omics để xác định tất cả các chất chuyển hóa liên kết kim loại trong một mẫu là cực kỳ hữu ích vì tầm quan trọng của việc thải kim loại sinh học”. e-mail.

Albert JR Heck, người tiên phong trong phân tích khối phổ tự nhiên tại Đại học Utrecht, viết trong email: “Dorrestein và các đồng nghiệp cung cấp một xét nghiệm tinh tế, rất cần thiết để thăm dò tốt hơn vai trò sinh lý của các ion kim loại trong tế bào. “Bước tiếp theo có thể là chiết xuất các chất chuyển hóa trong điều kiện tự nhiên từ tế bào và phân tách chúng trong điều kiện tự nhiên, để xem chất chuyển hóa nào mang ion kim loại nội sinh của tế bào.”

Thời gian đăng: 23-12-2021